Depuis plus de quinze ans, l'enregistrement des signaux hydroacoustiques par des hydrophones dans le canal SOFAR (SOund Fixing And Ranging) a permis la détection et la localisation de nombreux séismes de faible magnitude dans l'océan. Cependant, l'interprétation de ces signaux hydroacoustiques appelés ``ondes T'' ne permet pas de fournir une information directe sur les magnitudes, les mécanismes aux foyers et les profondeurs focales des séismes en cause. Cette limitation vient en partie du fait que le mécanisme de conversion des ondes sismiques en ondes acoustiques au passage du fond océanique n'est pas totalement compris à ce jour. Pour tenter de résoudre ce problème, nous avons développé un code mécanique 2D solide-fluide capable de modéliser le processus de conversion sismo-acoustique. En calculant de manière exacte la solution du champ de vitesses de l'onde acoustique produite, notre modèle montre qu'une source en double couple dans la croûte océanique produit des ondes T dans la colonne d'eau avec des angles permettant de se propager dans le SOFAR. Notre modèle confirme également l'importance relative des ondes P et S dans l'amplitude de l'onde T produite. Des développements sont en cours pour modéliser l'effet des caractéristiques topographiques régionales ou locales du fond océanique sur la production des ondes T. A terme, les sorties de ce modèle, utilisées comme entrées d'un code de propagation acoustique longue distance, pourraient permettre de modéliser l'onde T sur l'ensemble de son trajet, de la source sismique à l'hydrophone.

Les dorsales océaniques sont caractérisées par une sismicité de faible magnitude, induite par une succession d’épisodes volcaniques et tectoniques. Le déploiement de réseaux d’hydrophones autonomes le long de grandes sections de dorsales permet d’enregistrer cette sismicité peu détectable par les stations terrestres. Dans l’océan Atlantique Nord, de nombreuses expériences hydroacoustiques ont été conduites depuis 1999, donnant accès à des séries d’observations temporelles sur plusieurs années. La présente thèse s’inscrit dans ce contexte, avec l’acquisition et le traitement de nouvelles données. L’analyse de catalogues télésismiques et hydroacoustiques, couplés à des données bathymétriques et gravimétriques, a contribué à la caractérisation des processus d’accrétion actifs le long de la dorsale médio-Atlantique Nord. Les travaux réalisés lors de cette thèse ont permis de : (1) rechercher des paramètres responsables d’une différence de sismicité entre des groupes de segments de la dorsale médio-Atlantique ; (2) proposer une nouvelle limite sud d’influence du point chaud des Açores ; (3) identifier et caractériser différents types de processus d’accrétion à partir de la recherche de crises sismiques ; (4) mettre en évidence une crise magmatique de grande ampleur et une intrusion magmatique à travers une discontinuité non-transformante ; et (5) proposer un schéma de répartition des processus d’accrétion dominants le long de l’axe de la dorsale médio-Atlantique Nord, à partir d’une analyse spatiotemporelle de la sismicité. L’ensemble de ces résultats montre l’importance des catalogues de sismicité à grande étendue spatiale et temporelle pour approfondir notre connaissance : sur la dynamique des segments de dorsale et les interactions entre l’axe de la dorsale et le point chaud, et d’autre part, sur la récurrence des processus d’accrétion. / The mid-ocean ridge is caracterised by a seismicity of low magnitude generated by multiple volcanic and tectonic episodes. Autonomous hydrophones arrays along large ridge sections are efficient to record low seismicity contrary to landbased stations. In the northern Atlantic Ocean, several hydroacoustic experiments have been realised since 1999 that supply long term records.This thesis is based on the acquisition and the treatment of new data. The analysis of teleseismic and hydroacoustic catalogues combined with bathymetric and gravimetric data, have contributed to the characterisation of accretionary processes along the northern Mid-Atlantic Ridge. This PhD work allowed : (1) to research parameters responsable of a seismicity difference between groups of Mid-Atlantic Ridge segments; (2) to propose a new southern limit of the Azores hotspot influence ; (3) to identify and define different types of seafloor spreading processes based on seismic crisis interpretations ; (4) to highlight a large magmatic crisis and a magmatic intrusion across a non-transform discontinuity ; and (5) to propose dominant seafloor spreading processes from a spatio-temporal seismicity analysis along the northern Mid-Atlantic Ridge. The entire study shows the value of large spatial and temporal seismicity catalogues to broaden our knowledge on : the dynamic of the ridge segments, the interactions between the ridge axis and the hotspot and the recurrence of the seafloor spreading processes.

La tectonique des plaques repose sur le postulat que les plaques sont rigides et que l'essentiel des déformations se concentre sur leurs frontières, généralement étroites en domaine océanique. Plusieurs plaques océaniques semblent y déroger. La plaque Indo-Australienne montre par exemple une forte sismicité en dehors de ses frontières, qui traduit une déformation intraplaque intense. Les mécaniques au foyer expriment une déformation compressive dans la partie Est de la plaque, et une déformation extensive sur le flanc Est de la dorsale centrale Indienne et sur le flanc Nord de la dorsale Sud Est Indienne. L'inversion de données cinématiques, qui supposent des plaques rigides, abouti au concept de plaques composites composées d'éléments rigides séparés par des limites larges et diffuses. En utilisant l'exemple de la plaque Indo-Australienne, ce travail cherche à savoir comment se comporte la lithosphère océanique quand elle est soumise à des contraintes horizontales et le rôle joué par les structures préexistantes comme les plateaux sous-marins ou les zones de fracture fossiles sur la déformation. La première partie de ce travail s'est intéressée à la sismicité de faible magnitude détectée par un réseau temporaire de 3 hydrophones déployés dans l'océan Indien Austral. L'objectif était de mieux identifier et localiser les structures actives des zones déformées. En raison de la géométrie du réseau, ces données apportent peu d'informations nouvelles mais confirment le rôle des zones de fracture fossiles dans la déformation des domaines en extension. Par ailleurs, la découverte, sur des zones de fracture actives des dorsales Est Pacifique et Juan de Fuca, de précurseurs sismiques nous a incités à en rechercher sur nos données. Un précurseur sismique est défini comme un événement se produisant dans un rayon de 100 km autour d'un événement majeur, quelques heures à quelques jours avant celui-ci. L'analyse d'une sélection d'évènements détectés par le réseau permanent du traité international de non-prolifération nucléaire (OTICE), dont la localisation est très précise, n'a pas permis de reconnaître de tels précurseurs. En revanche, notre réseau temporaire détecte de nombreux évènements qui pourraient y être assimilés, si leur localisation, basée sur seulement 3 hydrophones, pouvait être améliorée. La combinaison des données de ces 2 réseaux serait nécessaire pour progresser sur ces deux questions. La seconde partie de ce mémoire est consacrée à la modélisation de la déformation de la plaque Indo-Australienne, afin notamment de préciser le rôle de structures préexistantes, reliefs ou zones de fracture fossiles remobilisées, comme en atteste la sismicité. Pour aborder cette question, nous avons testé deux outils " ADELI " (Hassani et al., 1997) et " SHELLS " (Bird, 1989; Bird et Kong, 1994; Kong et Bird, 1995; Bird, 1999). Le second code numérique s'est avéré le plus adapté. Ce modèle décompose les plaques en éléments finis triangulaires sur la sphère, tient compte de l'âge de la lithosphère considérée, et peut prendre en compte des zones de faiblesse (zones de fracture) et des reliefs. A partir de conditions aux limites en vitesse et d'hypothèses sur la rhéologie de la lithosphère, le modèle calcule l'état des contraintes et des déformations de la plaque considérée. La plaque Indo-Australienne présentant des zones déformées disjointes, nous avons d'abord modélisé chacune d'elles séparément : la zone en extension, entre les plaques Inde et Capricorne est découpée par un réseau de zones de fracture oblique par rapport à l'orientation générale Nord-Sud de la dorsale Centrale Indienne et comprend le relief des Chagos ; la zone en extension entre les plaques Capricorne et Australie est découpée par un réseau de zones de fracture perpendiculaires à l'orientation générale Ouest-Nord-Ouest Est-Sud-Est de la dorsale Sud-Est Indienne et comprend le plateau océanique de Saint-Paul et Amsterdam ; enfin, la zone en compression entre les plaques Inde, Capricorne et Australie, est caractérisée par une lithosphère ancienne découpées par des zones de fracture Nord-Sud dans les bassins de Wharton et Indien Central et la ride du 90ème Est. Les conditions aux limites de ces modèles sont issues d'une approche cinématique de plaque rigide. Pour intégrer les limites de plaques diffuses sur les bords des maillages, nous avons utilisé la notion de bord libre, cela nous a permis de reproduire les déformations dans ces trois régions sans imposer de limites particulières entre les plaques. Enfin, nous avons réuni les trois maillages afin de modéliser la plaque Indo-Australienne dans son ensemble. Les modélisations effectuées ont mis en évidence l'importance des structures préexistantes comme le banc des Chagos qui concentre la déformation au niveau de la limite diffuse entre les plaques Inde et Capricorne où des séismes de magnitude 8 se sont produits. Les zones de fracture jouent par leur réactivation un rôle essentiel, notamment à l'Est de la ride du 90ème Est, où elles provoquent des comportements différents entre le bassin Indien Central où la déformation est marquée essentiellement par de la compression dans une direction Nord-Sud et le bassin de Wharton, où du décrochement sénestre se manifeste en plus de la compression. Nos modèles prédisent des taux d'extension et de raccourcissement proches d'études précédentes avec un éloignement de l'Inde par rapport à la plaque Capricorne d'environ 2 mm/an dans une direction Nord-Sud, et un raccourcissement de l'ordre de 11,5 mm/an entre l'Australie et l'Inde dans une direction Nord-Ouest Sud-Est. Au premier ordre, le concept de plaque composite semble valide pour la plaque Indo-Australienne, cependant la répartition des zones diffuses s'avère plus complexe que prévue.

Le principal avantage des réseaux d'AuH, pour la surveillance sismique des dorsales océaniques, est leur faible seuil de détection. Cependant, les variations de seuil de détection entre les réseaux d'AuH déployés au voisinage de Açores, peut influencer le nombre de séismes enregistrés. Ces variations doivent donc être analysées avant interprétation de la sismicité. L'amplitude acoustique à la source (SL) d'un séisme dépend surtout de l'efficacité de la conversion séismoacoustique mais aussi, dans une moindre mesure, des effets de propagation. Un autre avantage, la possibilité d'estimer l'erreur de localisation pour différentes géométries des réseaux et de topographie du fond, est présenté pour touts les réseaux d'AuH déployés sur la Dorsale Médio Atlantique (MAR). L'analyse de la séismicité de la MAR montre que la sismicité enregistrée par les AuH ressemble à celle enregistrée par les réseaux à terre au cours des 40 années passées. La distribution spatiale de cette sismicité est liée aux variations du régime thermique de la croute le long de la dorsale. Des essaims de séismes, enregistrés par les AuH, sont liées à des télé-séismes et les sections où ils se produisent sont les plus actives. A l'échelle du segment. les essaims se groupent en extrémité et au voisinage de maxima de la MBA. L'analyse des distributions des SL et du taux de diminution du nombre des répliques indiquent que les failles de détachement produisent des essaims avec des diminutions plus rapides du nombre des répliques, que les failles normales. Cette observation serait associée à des contraintes plus faibles sur les failles de détachement et impliquerait un niveau de serpentinisation plus important.

Depuis de nombreuses années, les évaluations de la faune circulante au sein de l'estuaire de la Gironde s'appuient sur plusieurs dispositifs de suivis ichtyologiques, chroniques de pêches scientifiques et professionnelles. Cependant, ces approches conventionnelles nécessitent souvent un échantillonnage conséquent, restent ponctuelles dans le temps, spatialement limitées et destructrices. Tester la mise en œuvre d'un suivi acoustique prend ainsi toute son sens et son intérêt. Plus largement appliqué en milieux marin et lacustre, cette approche reste encore rarement utilisée en estuaires. En raison de l'extrême variabilité intrinsèque de ce type d'écosystème, la mise en œuvre de cet outil est un réel défi. En s'appuyant sur la connaissance préalablement acquise, une réflexion méthodologique approfondie a été menée pour définir des stratégies d'échantillonnage acoustiques afin d'optimiser la récolte de ce type de données. Plusieurs stratégies acoustiques ont d'abord été testées en tenant compte de la complexité et de la taille importante de l'écosystème étudié. La pertinence de ces données recueillies a ensuite été confrontée aux données des pêches scientifiques. Enfin, l'hydroacoustique a été mis à profit pour répondre à des questions sur la dynamique ichtyologique à des échelles spatiales et temporelles plus fines notamment pour étudier les influences tidales et nycthémérales. Ce travail démontre qu'il est possible de mettre en place un suivi acoustique des peuplements ichtyologiques pour un estuaire comme la Gironde. Comme outil complémentaire aux approches traditionnelles, l'hydroacoustique ouvre un large champ de possibilités pour appréhender la biocénose piscicole pour les milieux estuariens.

Les processus volcaniques et tectoniques sont à l'origine de la création de la croûte océanique et de la sismicité des dorsales, mais sont rarement détectés par les stations sismologiques. Les réseaux d'hydrophones, immergés dans la colonne d'eau océanique, sont capables d'enregistrer les phases acoustiques produites par les séismes sous-marins, les ondes T. Dans l'océan Indien, il y a trois dorsales à taux d'expansion contrastés, les dorsales Sud-Ouest Indienne, Centrale Indienne et Sud-Est Indienne; c'est donc le lieu idéal pour examiner les relations entre sismicité et taux d'expansion. À cet effet, le réseau OHASISBIO, a permis la détection de plus de 1400 séismes en un an le long de ces trois dorsales, soit cinq fois plus que les stations sismologiques.Nonobstant leur taux d'expansion contrastés, le taux de sismicité moyen des dorsales est similaire, montrant qu'il n'y a pas de relation directe entre taux d'expansion et de sismicité. La distribution des séismes le long de l'axe de chaque dorsale est contrastée et révèle des modes d'accrétion différents. Le long de la dorsale Sud-Ouest Indienne, la sismicité est peu abondante mais régulièrement distribuée le long de l'axe à l'est de la zone de fracture de Melville. Au contraire, le long des dorsales Sud-est et Centrale indiennes, la sismicité est bien corrélée avec la segmentation. Les séismes sont concentrés aux extrémités des segments et autour des discontinuités; les centres de segments sont majoritairement asismiques à l'exception des sites hydrothermaux de la dorsale Centrale Indienne et d'un segment actif de la dorsale Sud-Est Indienne. Les variations de la sismicité à l'échelle du segment reflètent l'état thermique de la croûte sous les dorsales Centrale et Sud-Est Indienne cependant que les variations à grande échelle expriment des phénomènes plus profonds sous la dorsale Sud-Ouest Indienne. / Volcanic and tectonic events are responsible for the seismicity associated with sea floor spreading. They are yet poorly detected by land-based seismological networks. Arrays of hydrophones, moored into the SOFAR channel, are capable of recording the seismo-acoustic phase generated by low-magnitude submarine earthquakes, the T waves. In the Indian Ocean, there are three mid-oceanic ridges with contrasted spreading rates, the Southwest, Central and Southeast indian ridges; it is thus the ideal place for examining the relationships between seismicity and spreading rate. To this effect, the OHASISBIO network of hydrophones, detected more than 1400 earthquakes in a year along the three mid-oceanic ridges in the Indian Ocean, which is about five times more events than land-based networks.Although the ridges have contrasted spreading rates, their mean seismicity rates are similar, suggesting that there is no direct relationship between seismicity and spreading rates. The along axis distribution of the seismicity, however, is contrasted and reveals fundamentally different modes of accretion. Along the Southwest Indian Ridge, events are sparse but regularly distributed along the axis, especially east of the Melville fracture zone and in good agreement with tectonic extension. On the contrary, along the Central and Southeast indian ridges, the seismicity is well correlated with the segmentation. Earthquakes cluster at segment ends and discontinuities whereas segment centres are mostly aseismic, except at hydrothermal sites on the Central Indian Ridge and one active segment on the Southeast Indian Ridge. Overall, segment-scale variations in the seismicity reflect the thermal state of the crust beneath the Central and Southeast Indian ridges whereas larger scale variations reveal changes in the mantle temperature under the Southwest Indian Ridge.

Depuis de nombreuses années, les évaluations de la faune circulante au sein de l’estuaire de la Gironde s’appuient sur plusieurs dispositifs de suivis ichtyologiques, chroniques de pêches scientifiques et professionnelles. Cependant, ces approches conventionnelles nécessitent souvent un échantillonnage conséquent, restent ponctuelles dans le temps, spatialement limitées et destructrices. Tester la mise en œuvre d’un suivi acoustique prend ainsi toute son sens et son intérêt. Plus largement appliqué en milieux marin et lacustre, cette approche reste encore rarement utilisée en estuaires. En raison de l’extrême variabilité intrinsèque de ce type d’écosystème, la mise en œuvre de cet outil est un réel défi. En s’appuyant sur la connaissance préalablement acquise, une réflexion méthodologique approfondie a été menée pour définir des stratégies d’échantillonnage acoustiques afin d’optimiser la récolte de ce type de données. Plusieurs stratégies acoustiques ont d’abord été testées en tenant compte de la complexité et de la taille importante de l’écosystème étudié. La pertinence de ces données recueillies a ensuite été confrontée aux données des pêches scientifiques. Enfin, l’hydroacoustique a été mis à profit pour répondre à des questions sur la dynamique ichtyologique à des échelles spatiales et temporelles plus fines notamment pour étudier les influences tidales et nycthémérales. Ce travail démontre qu’il est possible de mettre en place un suivi acoustique des peuplements ichtyologiques pour un estuaire comme la Gironde. Comme outil complémentaire aux approches traditionnelles, l’hydroacoustique ouvre un large champ de possibilités pour appréhender la biocénose piscicole pour les milieux estuariens. / For many years, assessments of fish densities within the Gironde estuary have been based on a number of different fish monitoring techniques, as well as professional and scientific surveys. However, these approaches are often destructive. They require substantial sampling, and are limited from the points of view of both time and space. With this in mind, the benefits of non-invasive acoustic monitoring are clear. While such methods are often used in lakes and other marine environments, they have yet to be widely applied to shallow-water areas, in particular estuaries. Applying an acoustic approach to this kind of intrinsically changeable environment represents a real challenge. In this research project, an in-depth methodological study was carried out to determine the optimum way of applying acoustic sampling. Several acoustic monitoring strategies were then tested, keeping in mind the size and complexity of the ecosystem under investigation. The results of these tests were then checked for relevance against data from scientific fisheries. Finally, hydroacoustics was used to examine fish dynamics at finer spatial and temporal scales, notably in the study of diurnal and tidal influences. The results of this study show that it is possible to use acoustic monitoring to complement traditional methods of estimating fish populations in estuarine areas, and that the use of such a combination opens up a broad range of new possibilities.

Afin d'étudier les variations temporelles du signal acoustique dans un lac de cratère nous avons réalisé une station de mesure permanente et l'avons installée en novembre 1994 dans le lac de cratère du volcan Taal (philippines). Cette station acquiert tous les quarts d'heure des échantillons temporels du signal acoustique (à 40 mètres de profondeur) dans trois bandes de fréquences différentes: BF(<500hz), MF (<12,5 kHz) et HF(<500kHz). Le traitement des données permet la représentation d'un sonogramme. Une variation importante du signal acoustique a été induite par le séisme de Mindoro (magnitude 7. 1 ) du 15 Novembre 1994 situé à 46 km du Taal. La puissance thermique apportée au lac chute brutalement de 50%, le débit gazeux est ralenti de 1/10° . Les flux liquide et gazeux ne reviennent à leur état initial que 5 jours après. On assiste à un phénomène transitoire qui touche tous les paramètres mesurés : déformations, acoustique, thermique. A partir des données de la température du lac de cratère du Taal et des valeurs météorologiques, un calcul de l'apport énergétique de l'édifice volcanique au lac de cratère de 1990 à 1995 permet de mettre en évidence la reprise d'activité du volcan Taal depuis 1990, la puissance thermique mesurée passant de 50MW à 250MW. Le flux gazeux mesuré ne suffisant pas pour apporter une telle puissance, que ce soit au TaaI ou au Ruapehu, nous concluons que la chaleur est apportée majoritairement par des échanges liquides. Nous montrons par ailleurs que les variations de l'inclinaison du volcan sont fortement corrélées avec les variations de la puissance thermique. La mesure du signal acoustique en milieu volcanique est donc une méthode prometteuse qui mérite d'être mise en oeuvre dans d'autres édifices volcaniques.

Dans le cadre de l'amélioration des méthodes de modélisation du comportement hydraulique des moteurs à ergols liquides, il est important de disposer des méthodes d'identification expérimentale adaptées au besoin de caractérisation des fonctions de transfert des pompes en régime cavitant, notamment pour prédire les risques d'occurrence des phénomènes de couplage fluide-structure comme le Pogo. La matrice de transfert dynamique d'une pompe relie dans le domaine fréquentiel les fluctuations complexes (module + phase) de débit et de pression à l'entrée avec celles de sortie de la pompe. Par ailleurs, les mécanismes physiques qui régissent la réponse d'une pompe soumise à des fluctuations de pression et/ou de débit restent méconnus, ce qui rend aujourd'hui très difficile les prévisions théoriques. Dans le cadre des travaux développés, une nouvelle boucle d'essais a été mise en place permettant la mesure de la pression fluctuante et l'évaluation du débit fluctuant par une approche d'intensimétrie hydroacoustique. Une méthodologie d'essais a été mise en place sur le banc de test pour caractériser les fonctions de transfert de différents organes hydrauliques, notamment en régime cavitant, comme une pompe centrifuge. Ces travaux expérimentaux ont permis également d'alimenter et de valider les modèles de type " système " RLC utilisés pour la simulation du comportement acoustique du circuit. Les méthodologies d'essais, de post-traitement et de modélisation développés dans le cadre de cette thèse seront appliquées par l'industriel lors des essais dédiés sur le banc de test à des composants moteur.

Le saumon atlantique (Salmo salar) est une espèce tant emblématique que menacée à l’échelle internationale, au même titre que la plupart des espèces de poissons diadromes. La présence de barrages, en entraînant une rupture de la continuité écologique des cours d’eau, participe à ce déclin. Le remplacement du barrage en porte à flot sur l’estuaire du Couesnon (Normandie, France) par un barrage procédant à des lâchers d’eau à l’étale de basse mer, est susceptible d’impacter l’abondance et la dynamique migratoire des saumons. Pour étudier les remontées de saumons adultes sur ce fleuve, un échosondeur à faisceau partagé a été installé en amont du barrage et a enregistré en continu tous les passages de saumons lors des périodes estivales de 2010 à 2014. L’hydroacoustique, méthode non intrusive et indépendante des conditions de turbidité de l’eau, permet l’acquisition d’informations difficilement accessibles par d’autres techniques. Pour évaluer la réelle influence du barrage sur les migraticours d’eau voisin dont l’estuaire est libre, à l’aide d’un outil hydroacoustique bénéficiant de larges innovations technologiques, une caméra acoustique DIDSON. Les méthodologies développées soulignent les avantages et les limites des deux outils, mettant en lumière le gain d’information apporté par les caméras acoustiques. L’interprétation des résultats met en évidence que si le fonctionnement du barrage n’impacte pas le maintien de la population sur ce fleuve, la dynamique migratoire des saumons y est modifiée. Cette étude souligne les grandes capacités d’adaptation des saumons atlantique / The Atlantic salmon (Salmo salar) is as emblematic as in a global decline, as most of the diadromous fish species. Dams have direct consequences on the river ecological continuity and indirect effects, such as the modification of the hydrological and hydrosedimentary dynamics which affects these populations. In Normandy (France), the Couesnon River’s estuary flood-gate dam has recently been replaced by a new dam proceeding to water releases at low tide stall. This functioning may decrease the salmon abundance or disturb their migration dynamic on this river. To study the dam influence, a split-beam echosounder has been settled upstream the dam and has recorded Philippe BOëTpermanently the salmon migrations during the summer period from 2010 to 2014. The hydroacoustic methods, non-intrusive and independent from the turbidity conditions, provide useful information, neither available nor quantifiable with other existing monitoring technics. To evaluate the disturbance of the estuarine damthe migration dynamic of the same species has also been monitored on a nearby river, the Sélune River, whose estuary is free-flowing. The hydroacoustic tool settled on this river, a DIDSON, belongs to the acoustic camera generation and benefits from recent technological improvements. The defined methodologies highlight the advantages and limits of both tools, revealing the information gain brought by the acoustic cameras. A dam functioning influence on the Atlantic salmon migration has been revealed, but no negative impact has been described on the salmon annual recruitment level. This study